I fysikk, Hva er en Phonon?

December 30  by Eliza

En fonon er en energimengde innenfor et vibrasjon. Disse er til stede i alle objekter som er aktivt vibrerende, slik som kvarts krystaller. En måte å vurdere en fonon er som en resonans partikkel i en bølge. På samme måte som en "foton" er et kvantesprang partikkel i en lysbølge, en fonon en partikkel i en lydbølge. Begrepet "fonon" er avledet fra det greske ordet "telefon", som betyr "lyd eller stemme."

Russiske fysikeren Igor Tamm er kreditert med først teoretisere begrepet fononer. Siden dette konseptet ble innført i 1932, har disse mengdene blitt integrert i den grenen av fysikken som kalles kvantemekanikk. De er en del av nye og videre forskning i fysikk. En fonon blir ofte klassifisert som en "quasiparticle" eller "kollektivt eksitering", som vanligvis betyr at det kan observeres som et fenomen, men ikke spesifikt ekstrahert som en enkelt fysisk objekt.

Fononer ikke oppfører seg som selvstendige partikler, men i stedet kommuniserer med andre fononer innenfor et objekt. Denne interaksjonen fører til grupper av fononer å danne kjeder eller gitterkonstruksjoner. En fonon er i stand til å overføre sin energi til den neste i kjeden. En lang gitter eller en gruppe av disse er i stand til å overføre kontinuerlig energi i form av elektrisitet eller varme.

Forstå oppførselen til fononer er sett av mange termodynamiske eksperter som nøkkelen til å skape svært effektiv ledende eller isolerende materialer. Høy ledningsevne er viktig innen informatikk og makt lagring, mens ekstrem isolasjon er nyttig for beskyttelsesmaterialet. Forskning fortsetter, som noen forskere mener at nyttige materialer kan bygges som et resultat av å studere hvordan fononer operere og samhandle.

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) opprettet et slikt materiale i 2010. MIT eksperter kombinert flere lag med forskjellig krystallmateriale i et mønster designet for å reflektere fononer. Under eksperimentet krystallmaterialet med hell stanset bevegelsen av fononer, og fikk dem til å reflektere eller "sprette" tilbake i motsatt retning.

Fonon forskning kan føre til utvikling av praktiske utviklingen i fremtiden. Noen eksempler på oppfinnelser som er mulig ved å manipulere fononer inkluderer beskyttende termisk skjerming for romskip, overlegen isolasjon for frysing kalde omgivelser, og energisamlere for bærbare enheter. Vellykket manipulasjon kan føre til vitenskapelige gjennombrudd som ligner på den raske veksten i SSD-elektronikk som transistorer i løpet av andre halvdel av det 20. århundre.